論文の概要: Neural posterior estimation of the neutrino direction in IceCube using transformer-encoded normalizing flows on the sphere

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19846v1
• Date: Tue, 21 Apr 2026 12:27:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-23 15:36:10.64831
• Title: Neural posterior estimation of the neutrino direction in IceCube using transformer-encoded normalizing flows on the sphere
• Title（参考訳）: 変圧器符号化正規化流を用いたアイスキューブのニュートリノ方向のニュートリノ方向のニュートラル後部推定
• Authors: R. Abbasi, M. Ackermann, J. Adams, J. A. Aguilar, M. Ahlers, J. M. Alameddine, S. Ali, N. M. Amin, K. Andeen, C. Argüelles, Y. Ashida, S. Athanasiadou, S. N. Axani, R. Babu, X. Bai, A. Balagopal V., S. W. Barwick, V. Basu, R. Bay, J. J. Beatty, J. Becker Tjus, P. Behrens, J. Beise, C. Bellenghi, S. Benkel, S. BenZvi, D. Berley, E. Bernardini, D. Z. Besson, E. Blaufuss, L. Bloom, S. Blot, F. Bontempo, J. Y. Book Motzkin, C. Boscolo Meneguolo, S. Böser, O. Botner, J. Böttcher, J. Braun, B. Brinson, Z. Brisson-Tsavoussis, R. T. Burley, D. Butterfield, K. Carloni, J. Carpio, N. Chau, Z. Chen, D. Chirkin, S. Choi, A. Chubarov, B. A. Clark, G. H. Collin, D. A. Coloma Borja, A. Connolly, J. M. Conrad, D. F. Cowen, C. De Clercq, J. J. DeLaunay, D. Delgado, T. Delmeulle, S. Deng, P. Desiati, K. D. de Vries, G. de Wasseige, T. DeYoung, J. C. Díaz-Vélez, S. DiKerby, T. Ding, M. Dittmer, A. Domi, L. Draper, L. Dueser, D. Durnford, K. Dutta, M. A. DuVernois, T. Ehrhardt, L. 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Schröder, S. Schwirn, S. Sclafani, D. Seckel, L. Seen, M. Seikh, S. Seunarine, P. A. Sevle Myhr, R. Shah, S. Shah, S. Shefali, N. Shimizu, B. Skrzypek, R. Snihur, J. Soedingrekso, D. Soldin, P. Soldin, G. Sommani, C. Spannfellner, G. M. Spiczak, C. Spiering, J. Stachurska, M. Stamatikos, T. Stanev, T. Stezelberger, T. Stürwald, T. Stuttard, G. W. Sullivan, I. Taboada, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, A. Thakuri, M. Thiesmeyer, W. G. Thompson, J. Thwaites, S. Tilav, K. Tollefson, J. A. Torres, S. Toscano, D. Tosi, K. Upshaw, A. Vaidyanathan, N. Valtonen-Mattila, J. Valverde, J. Vandenbroucke, T. Van Eeden, N. van Eijndhoven, L. Van Rootselaar, J. van Santen, J. Vara, F. Varsi, M. Venugopal, M. Vereecken, S. Vergara Carrasco, S. Verpoest, D. Veske, A. Vijai, J. Villarreal, C. Walck, A. Wang, E. H. S. Warrick, C. Weaver, P. Weigel, A. Weindl, J. Weldert, A. Y. Wen, C. Wendt, J. Werthebach, M. Weyrauch, N. Whitehorn, C. H. Wiebusch, D. R. Williams, L. Witthaus, G. Wrede, X. W. Xu, J. P. Yanez, Y. Yao, E. Yildizci, S. Yoshida, R. Young, F. Yu, S. Yu, T. Yuan, S. Yun-Cárcamo, A. Zander Jurowitzki, A. Zegarelli, S. Zhang, Z. Zhang, P. Zhelnin, P. Zilberman,
• Abstract要約: ニュートリノ方向のニュートリノ方向のニュートリノ方向を2次元球面上の正規化流れにマッピングするトランスフォーマーエンコーダを用いてニュートリノ方向のニュートリノ方向のニュートリノ後部推定について検討する。 アイスキューブの2つの主要なイベント形態 - トラックとシャワー - に対して、最先端の角分解能を新たに実現している。 オールスキースキャンは時間ではなく数秒で実行でき、一定の計算時間を要する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.9589689673109385
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: IceCube is a cubic-kilometer-scale neutrino detector located at the geographic South Pole. A precise directional reconstruction of IceCube neutrinos is vital for associations with astronomical objects. In this context, we discuss neural posterior estimation of the neutrino direction via a transformer encoder that maps to a normalizing flow on the 2-sphere. It achieves a new state-of-the-art angular resolution for the two main event morphologies in IceCube - tracks and showers - while being significantly faster than traditional B-spline-based likelihood reconstructions. All-sky scans can be performed within seconds rather than hours, and take constant computation time, regardless of whether the posterior extent is arc-minutes or spans the whole sky. We utilize a combination of $C^2$-smooth rational-quadratic splines, scale transformations and rotations to define a novel spherical normalizing-flow distribution whose parameters are predicted as a whole as the output of the transformer encoder. We test several structural choices diverting from the vanilla transformer architecture. In particular, we find dual residual streams, nonlinear QKV projection and a separate class token with its own cross-attention processing to boost test-time performance. The angular resolution for both showers and tracks improves substantially over the whole trained energy range from 100 GeV to 100 PeV. At 100 TeV deposited energy, for example, the median angular resolution improves by a factor of $1.3$ for throughgoing tracks, by a factor of $1.7$ for showers and by a factor of $2.5$ for starting tracks compared to state-of-the art likelihood reconstructions based on B-splines. While previous machine-learning (ML) efforts have managed to obtain competitive shower resolutions, this is the first time an ML-based method outperforms likelihood-based muon reconstructions above 100 GeV.
• Abstract（参考訳）: アイスキューブ(英: IceCube)は、南極点にある立方キロメートル規模のニュートリノ検出器である。 アイスキューブニュートリノの正確な方向再構成は、天文学的な天体との関連に不可欠である。 この文脈では、2次元球面上の正規化流れにマップするトランスフォーマーエンコーダを用いてニュートリノ方向のニュートリノ方向の神経後部推定について議論する。 アイスキューブの2つの主要なイベント形態 - 線路とシャワー - に対して、最先端の角分解能を新たに達成すると同時に、従来のBスプラインベースの可能性復元よりも大幅に高速である。 オールスキースキャンは時間ではなく数秒で実行でき、後部がアーク分であるか、空全体にまたがっているかに関わらず、一定の計算時間を取ることができる。 C^2$-smooth rational-quadratic splines, scale transformations and rotationsの組合せを用いて、パラメータが変換器エンコーダの出力として全体として予測される新しい球面正規化-フロー分布を定義する。 バニラ変圧器アーキテクチャから分岐するいくつかの構造的選択を検証した。 特に、2つの残差ストリーム、非線形QKVプロジェクション、およびテスト時間性能を高めるために独自のクロスアテンション処理を備えたクラストークンが見つかる。 シャワーとトラックの角度分解能は、100GeVから100PeVまでの訓練されたエネルギー範囲で大幅に改善される。 例えば、100TeVの堆積エネルギーでは、中央の角分解能は、通過する線路の1.3ドル、シャワーの1.7ドル、B-スプラインに基づく最先端の工芸品の復元と比較して、スタートトラックの2.5ドルによって改善される。 これまでの機械学習(ML)の取り組みは、競争力のあるシャワーの解像度を得ることができたが、MLベースの手法が100GeVを超える確率ベースのミューオン再構成より優れているのは今回が初めてである。

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